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1、1实验一 直流他励电动机机械特性一实验目的了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性二预习要点1改变他励直流电动机械特性有哪些方法？2他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？3他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。三实验项目1电动及回馈制动特性。2电动及反接制动特性。3能耗制动特性。四实验设备及仪器1MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏。2电机导轨及转速表（MEL-13、MEL-14）3三相可调电阻 900（MEL-03）4三相可调电阻 90（MEL-04）5波形
2、测试及开关板（MEL-05）6、直流电压、电流、毫安表（MEL-06）7电机起动箱（MEL-09）五实验方法及步骤1电动及回馈制动特性接线图如图 5-12M 为直流并励电动机 M12（接成他励方式） ，UN=220V，IN=0.55A，nN=1600r/min，PN=80W；励磁电压 Uf=220V，励磁电流If0.13A。G 为直流并励电动机 M03（接成他励方式） ，UN=220V，IN=1.1A，nN=1600r/min;直流电压表 V1为 220V 可调直流稳压电源自带，V2的量程为 300V（MEL-06） ；直流电流表 mA1、A1分别为 220V 可调直流稳压电源自带毫安表、安倍
3、表；mA2、A2分别选用量程为 200mA、5A 的毫伏表、安培表（MEL-06）R1选用 900 欧姆电阻（MEL-03）R2选用 180 欧姆电阻（MEL-04 中两 90 欧姆电阻相串联）R3选用 3000 磁场调节电阻（MEL-09）R4选用 2250 电阻（用 MEL-03 中两只 900 电阻相并联再加上两只 900 电阻相串联）开关 S1、S2选用 MEL-05 中的双刀双掷开关。按图 5-1 接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置；（1）开关 S1合向“1”端，S2合向“2”端。（2）电阻 R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。图5-1 直流他励电动机机械特性测定接线
4、图直 流 电 机 励 磁 电 源可 调 直 流 稳 压 电 源3（3）直流励磁电源船形开关和 220V 可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。实验步骤。a按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和 220V 电源船形开关，使直流电动机 M 起动运转，调节直流可调电源，使 V1读数为 UN=220 伏，调节 R2阻值至零。b分别调节直流电动机 M 的磁场调节电阻 R1，发电机 G 磁场调节电阻 R3、负载电阻 R4（先调节相串联的 900 电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器，再调节900 电阻相并联的旋钮） ，使直流电动机 M 的转速 nN=1600r/min，If+Ia=I
5、N=0.55A，此时If=IfN，记录此值。c保持电动机的 U=UN=220V，If=IfN不变，改变 R4及 R3阻值，测取 M 在额定负载至空载范围的 n、Ia，共取 5-6 组数据填入表中。表 5-1 UN=220 伏 IfN= AIa（A）n（r/min）d折掉开关 S2的短接线，调节 R3，使发电机 G 的空载电压达到最大（不超过 220 伏） ，并且极性与电动机电枢电压相同。e保持电枢电源电压 U=UN=220V，If=IfN，把开关S2合向“1”端，把 R4值减小，直至为零（先调节相串联的 900 电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器） 。再调节 R3阻值使阻值逐渐增加，电动
6、机 M 的转速升高，当 A1表的电流值为 0 时，此时电动机转速为理想空载转速，继续增加 R3阻值，则电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至电流接近 0.8 倍额定值（实验中应注意电动机转速不超过 2100 转/分） 。测取电动机 M 的 n、Ia，共取 5-6 组数据填入表 5-2 中。表 5-2 UN=220 伏 IfN= AIa（A）n（r/min）因为 T2=CMI2，而 CM 中为常数，则 TI2，为简便起见，只要求 n=f（Ia）特性，见图 5-2。 2电动及反接制动特性。电动及回馈制动特性图5-2 直流他励电动机4在断电的条件下，对图 5-1 作如下改动：（1）R1为 MEL-0
7、9 的 3000 磁场调节电阻，R2为 MEL-03 的 900 电阻，R3不用，R4不变。（2）S1合向“1”端，S2合向“2”端（短接线拆掉） ，把发电机 G 的电枢二个插头对调。实验步骤：a在未上电源前，R1置最小值，R2置 300 左右，R4置最大值。b按前述方法起动电动机，测量发电机 G 的空载电压是否和直流稳压电源极性相反，若极性相反可把 S2含向“1”端。c调节 R2为 900，调节直流电源电压 U=UN=220V，调节 R1使 If=IfN，保持以上值不变，逐渐减小 R4阻值，电机减速直至为零，继续减小 R4阻值，此时电动机工作于反接制动状态运行（第四象限） ；d再减小 R4阻
8、值，直至电动机 M 的电流接近 0.8 倍 IN，测取电动机在第 1、第 4 象限的 n、I2，共取 5-6 组数据记录于表 5-3 中。表 5-3R2=900UN=220VIfN=AI2（A）n（r/min）为简便起见，画 n=f（Ia），见图 5-3。 3能耗制动特性图 5-1 中，R1用 3000，R2改为 360 欧（采用MEL-04 中只 90 电阻相串联） ，R3采用 MEL-03 中的900 欧电阻，R4仍用 2250 电阻。操作前，把 S1俣向“2”端，R1、R2置最大值，R3置最大值，R4置 300 欧（把两只串联电阻调至零位，并用导线短接，把两只并联电阻调在 300 欧位置
9、） ，S2合向“1”端。按前述方法起动发电机 G（此时作电动机使用） ，调节直流稳压电源使 U=UN=220 伏，调节 R1使电动机 M的 If=IfN,调节 R3使发电机 G 的 If=80mA，调节 R4并先使电动及反接制动特性图5-3 直流他励电动机能耗制动特性图5-4 直流他励电动机5R4阻值减小，使电机 M 的能耗制动电流 Ia接近 0.8IaN数据，记录于表 5-4 中。表 5-4R2=360IfN=mAIa（A）n（r/min）调节 R2的 180，重复上述实验步骤，测取 Ia、n，共取 6-7 组数据，记录于表 5-5中。表 5-5R2=180IfN=mAIa（A）n（r/mi
10、n）当忽略不变损耗时，可近似为电动机轴上的输出转矩等于电动机的电磁转矩T=CMIa，他励电动机在磁通 不变的情况下，其机械特性可以由曲线 n=f（Ia）来描述。画出以上二条能耗制动特此曲线 n=f（Ia），见图 5-4。六实验注意事项调节串并联电阻时，要按电流的大小而相应调节串联或并联电阻，防止电阻过流烧毁熔断丝。七实验报告根据实验数据绘出电动机运行在第一、第二、第四象限的制动特性 n=f（Ia）及能耗制动特性 n=f（Ia）。八思考题1.回馈制动实验中,如何判别电动机运行在理想空载点?2.直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变,试问电磁转矩的方向是否也不变? 为什么?3.M，G
11、实验机组,当电动机 M 从第一象限运行到第四象限,其转向反了,而电磁转矩方向不变,为什么? 作为负载的 G,从第一到第四象限其电磁矩方向是否改变? 为什么?6实验四 三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性一实验目的了解三相绕线式异步电动机在各种运行状态下的机械特性。二预习要点1如何利用现有设备测定三相绕线式异步电动机的机械2测定各种运行状态下的机械特性应注意哪些问题。3如何根据所测得的数据计算被试电机在各种运行状态下的机械特性。三实验项目1测定三相绕线式异步电动机在电动运行状态和再生发电制功状态下机械特性。2测定三相绕线式异步电动机在反接制动运行状态下的机械特性。四实验设备及仪器1MEL 系
12、列电机系统教学实验台主控制屏。2电机导轨及测速表（MEL-13、MEL-14）3直流电压、电流、毫安表（MEL-06 或主控制屏上）4三相可调电阻器 900（MEL-03）5三相可调电阻器 900（MEL-04）6波形测试及开关板（MEL-05）五实验方法及步骤实验线路如图 5-5。M 为三相绕线式异步电动机 M09，额定电压 UN=220 伏，Y 接法；G 为直流并励电动机 M03（作他励接法） ，其 UN=220 伏，PN=185WRS选用三组 90 电阻（每组为 MEL-04，90 电阻）0. 41AB1B20. 41AB3C341A900 0.C2F5900 41A0.C1F6F1A3
13、900F341A900 0.A4F290041A900 A20.F4A17R1选用 675 电阻（MEL-03 中，450 电阻和 225 电阻相串联） ，如右图。Rf选用 3000 电阻（电机起动箱中，磁场调节电阻）V2、A2、mA 分别为直流电压、电流、毫安表，采用 MEL-06 或直流在主控制屏上V1、A1、W1、W2为交流、电压、电流、功率表，含在主控制屏上S1选用 MEL-05 中的双刀双掷开关 1测定三相绕线式异步电机电动及再发电制动机械特性仪表量程及开关、电阻的选择：（1）V2的量程为 300V 档，mA 的量程为 200mA 档，A2的量程为 2A 档。（2）RS阻值调至零，R
14、1、Rf阻值调至最大。（3）开关 S1合向“2”端。（4）三相调压旋钮逆时针到底，直流电机励磁电源船形开关和 220V 直流稳压电源船形开关在断开位置。并且直流稳压电源调节旋扭逆时针到底，使电压输出最小。实验步骤：（1）接下绿色“闭合”按钮开关，接通三相交流电源，调节三相交流电压输出为180V（注意观察电机转向是否符合要求） ，并在以后的实验中保持不变。图5-5 绕线式异步电动机机械特性实验接线图可 调 直 流 稳 压 电 源主控 制屏 交流 电源 输出直 流 电 机 励 磁 电 源8（2）接通直流电机励磁电源，调节 Rf阻值使 If=95mA 并保持不变。接通可调直流稳压电源的船形开关和复位
15、开关，在开关 S1的“2”端测量电机 G 的输出电压极性，先使其极性与 S1开关“1”端的电枢电源相反。在 R1为最大值的条件下，将 S1合向“1”端。（3）调节直流稳压电源和 R1的阻值（先调节 R1中的 450 电阻，当减到 0 时，用导线短接，再调节 225 电阻，同时调节直流稳压电源） ，使电动机从堵转（约 200 转左右）到接近于空载状态，其间测取电机 G 的 Ua、Ia、n 及电动机 M 的交流电流表 A、功率表 PI、PII的读数。共取 8-9 组数据记录于 5-6 中。表 5-6U=200VRS=0If=mAUa(A)Ia(A)n(r/min)I1(A)PI(W)PII(W)（
16、4）当电动机 M 接近空载而转速不能调高时，将 S1含向“2”位置，调换发电机 G的电枢极性使其与“直流稳压电源”同极性。调节直流电源使其 G 的电压值接近相等，将 S1合至“1”端，减小 R1阻值直至为零（用导线短接 900 相串联的电阻） 。（5）升高直流电源电压，使电动机 M 的转速上升，当电机转速为同步转速时，异步电机功率接近于 0，继续调高电枢电压，则异步电机从第一象限进入第二象限再生发电制动状态，直至异步电机 M 的电流接近额定值，测取电动机 M 的定子电流 I1、功率PI、PII，转速 n 和发电机 G 的电枢电流 Ia，电压 Ua，填入表 5-7 中。表 5-7U=200 伏If=AUa(A)Ia(A)n(r/min)I1(A)PI(W)PI
